材料科学の進歩が電源の設計と性能を向上させる

もちろん、最初に言及すべき新素材は炭化ケイ素（SiC）と窒化ガリウム（GaN）です。この2つのワイドバンドギャップ半導体は、複数の電力アプリケーションにおいて、急速にシリコンに取って代わっています。SiCおよびGaNパワーデバイスは、Siよりも高い温度と周波数で動作するため、既存の設計で、より効率的な電力変換が可能になり、シリコンデバイスでは実現できない新しいトポロジの使用も可能になります。これらの材料を使用した電源は、よりコンパクトで軽量になり、全体的なパフォーマンスが向上します。SiCデバイスは、データセンターの高効率ラックマウント設計で人気が高まっています。一方、GaNは、ラップトップや携帯電話の充電器でよく見られる低電力設計で人気があります。両方の材料の性能範囲が拡大するにつれて、中電力アプリケーションではSiCとGaNの間にかなりの重複が生じることが予想されます。

電源の電子部品の信頼性、効率、寿命を維持するためには、熱の効果的な除去が不可欠です。サーマルインターフェース材料は、パワートランジスタのような発熱デバイスとヒートシンクのような放熱デバイスの間に配置されます。これには熱接着剤、パッド、ペースト、ガスケットが含まれ、効果的な熱放散には欠かせません。高い熱伝導性と向上した熱抵抗特性を持つ熱ゲルなどの新しい素材は、パワーエレクトロニクス部品によって発生する熱の管理に役立ち、全体的な信頼性と性能を向上させます。

さらに将来的には、電源の熱管理アプリケーション向けにグラフェンとカーボンナノチューブの研究が進められています。これらの材料は優れた熱伝導性を備えているため、高電力密度環境での放熱ソリューションに適しています。

RECOM製品は、これらの材料科学の進歩が当社の厳しい品質基準を満たし、量産段階が可能になると、これによるアップグレードを最大限に活用します。この分野での改良の多くは、効率の向上、温度範囲の拡大、信頼性の向上といった形で現れるものの、顧客には直接見て取れないかもしれません。

例えば、新型のRKKは、人気のある既存のRKE/RFMM シリーズのアップグレード版で、1Wの非安定化絶縁型SIP-7 DC/DCコンバータです。RKKは平面トランスを備え、改良された磁気特性を誇り、低EMI、ディレーティングなしでの105°Cまでの動作、長寿命、そして軽負荷まで維持される高効率を実現しています。ポッティングを排除することでコストと重量が削減され、重量は約半分の1.7gになり、「環境に優しい」製品としての評価が向上します。新たなシリーズであるRYKも、完全線形安定化出力を有し、同様の改良が施されています。

材料科学の分野での継続的な研究と革新が、電源技術の進化を形作り続けています。幅広い分野での進歩があり、改良された半導体材料、誘電体、絶縁体、持続可能性など、電源の性能向上に寄与しています。

これらの先進材料を電源設計に組み込むことは、効率、信頼性、小型化、持続可能性の向上に貢献します。RECOMの設計者は、新しい材料を採用した新しいコンポーネントを常に評価し、必要に応じてそれを設計に追加しています。